Диоксины и диоксиноподобные соединения. Полициклические ароматические углеводы

Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Российский государственный торгово-экономический университет (РГТЭУ)

челябинский институт (филиал)

                      Кафедра «Товароведение и экспертиза товаров»

контрольная работа

по дисциплине «Пищевая химия»

Вариант №14

   Выполнил:  студентка 2 курc

  специальности 080401                                                                                                                                   

    ТзС-10-04                                               ___________________ О.А. Орел

   Проверил:                                                    _________________  Н.Е. Усова

                                                            Челябинск - 2011

Вариант № 14

1.                      Диоксины и диоксиноподобные соединения.  Полициклические ароматические углеводы.

Диоксины – высокотоксичные соединения, обладающие мутагенными, концерогенными и тератогенными свойствами. Представляют собой реальную угрозу загрязнения пищевых продуктов, включая воду. Диоксины являются побочными продуктами производства пластмасс, бумаги. Диоксин образуются при уничтожении отходов в мусорозжигательнных печах, присутствуют в выхлопных газах автомобилей.

Группа диоксинов объединяет сотни веществ, каждая из которых содержит специфическую гетероциклическую структуру с атомами хлора в качестве заместителей.

Под деоксинами следует понимать не какое конкретное вещество , несколько десятков семейств, включающих трициклические кислородосодержащие ксенобиотики, а так же семейств бифенилов, не содержащих атомы кислорода. [5]

Диоксин - один из самых коварных ядов, известных человечеству. Он является наиболее сильным антропогенным ядом, отличается высокой стабильностью, долго сохраняется в окружающей среде и организмах, переносится по цепям питания и, таким образом, длительное время воздействует на живые организмы

В токсикологии под термином "диоксин" понимают 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (2,3,7,8-ТХДД), являющийся наиболее токсичным представителем обширной группы чрезвычайно опасных ксенобиотиков из числа полихлорированных полициклических соединений, к которым относятся дибензо-п-диоксины (ПХДД), дибензофураны (ПХДФ) и бифенилы (ПХБ).

                                                                                                                              3,3',4,4',5-пентахлорбифенил

Рис. 1. Структурные формулы наиболее токсичных диоксиноподобных веществ.   [2]

В окружающюу среду диоксины интенсивно накапливаются в почве водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям.

В неживой природе диоксины испаряются с поверхностей очень медленно. В то же время они постепенно переходят в органическую фазу почвы или воды, мигрируют далее в виде комплексов с органическими веществами, поступают в воздух, водоемы, включаются в пищевые цепи. [зеленый]

В организм  человека диоксины попадают в основном с пищей.  Среди основных продуктов опасные концентрации диоксинов обнаруживают в животных жирах, в мясе, молочных продуктах. Источником диоксинов могут бытьи корнеплоды.

Диоксины обладают широким спектором биологического действия на человека и животных .

Диоксины и диоксин подобные соединения относят к группе суперэкотоксикантов. Диоксины и диоксиноподобные соединения высоко токсичные вещества относительно простого строения, образующихся во многих химических процессах.

Главная опасность диоксина заключается не столько в высокой токсичности, сколько в невероятной "живучести" и кумулятивных способностях, сказывающихся затем в следующих поколениях людей и животных. Вызывая эндокринные и гормональные расстройства, изменяя содержание половых гормонов, гормонов щитовидной и поджелудочной желез, диоксины увеличивают вероятность генных аномалий, приводят к бесплодию и умственной отсталости.

Опасность диоксинов обусловлена следующими свойствами:

- высочайшей токсичностью даже в малых концентрациях (эти вещества действительно суперэкотоксиканты, являющиеся клеточными ядами, поражающими все живое);

- убиквитарностью (повсеместностью) их распространения в объектах окружающей среды (пищевые продукты, почва, воздух, вода);

- чрезвычайно высокой устойчивостью к разложению, способностью

сохраняться в среде десятки лет и мигрировать в пищевые цепи, попадая в конце концов в организм человека, вызывая там целый ряд токсических эффектов, выражающихся в широком спектре серьезных заболеваний. Настоящая лекция посвящена различным аспектам токсикологии диоксинов, непосредственным и отдаленным последствиям (механизмы, закономерности, эффекты) их воздействия на живые организмы и человека.

Диоксины - это не только сложная, но и постоянно изменяющаяся в пространстве и времени система загрязнителей живой и неживой природы.

Для практических целей особенно важны три группы свойств диоксинов:

- свойства, определяющие их предельное содержание в различных фазах (воде, почве и воздухе);

- свойства, регламентирующие форму их существования и особенности поведения в этих фазах;

- свойства, контролирующие их поведение на границе раздела фаз (воздух-вода, почва-вода, вода-октанол, фаза-живой организм и т.д.) и регулирующие межфазные переходы.

Физико-химические характеристики диоксинов - это высокая адгезионная способность по отношению к различного рода развитым поверхностям, в том числе к почве, частичкам золы, донным отложениям. Указанное свойство существенно зависит, однако, от наличия в матрице других органических веществ. Высокие коэффициенты распределения диоксиновых веществ в системе октанол-вода. В определенной мере эти два свойства определяют особенности поведения диоксинов в окружающей среде и их поступления в живые организмы. . [8]

Полициклические ароматические углеводороды образуются в процессе

горения органических веществ (бензина, видов топлива, табака), в том числе при копчении, подгорании продуктов питания. Они содержатся в воздухе (пыль, дым), проникают в почву, воду, а оттуда – в растения и животных. Полициклические ароматические  углеводы являются устойчивыми соединениями, поэтому обладают способностью накапливаться.

По своему действию на организм человека полициклические

ароматические  углеводы являются канцерогенами, так как имеют углубление в структуре молекулы, характерное для многих канцерогенных веществ.

В организм человека попадают через дыхательную, пищеварительную систему, через кожу.

Снизить попадание полициклических ароматических углеводов в организм можно: не допуская подгорания продуктов питания; сведя до минимума обработку продовольственного сырья и продуктов питания дымом; выращивая продовольственные растения вдали от промышленных зон; производя тщательную мойку продовольственного сырья и продуктов питания. Кроме того, большому риску попадания в организм полициклических ароматических углеводов подвергаются курильщики и пассивные курильщики.

Группа ПАУ объединяет вещества, для которых характерно наличие в химической структуре трех и более конденсированных бензольных колец. Простейшие вещества из группы ПАУ - антрацен и фенантрен. Эти вещества не обладают канцерогенной (мутагенной) токсичностью, присущей другим ПАУ, какими являются холантрен, перилен, бенз(а)пирен, дибензпирен. На фоне их токсичности как нетоксичные квалифицируются и весьма похожие по структуре бензперилен, пирен, флуорантен. [2.]

Почвы играют роль своеобразного «депо», куда попадают в результате антропогенных выбросов и природных поступлений. Их наличие в почвах может играть индикаторную роль, отражая наличие источника загрязнения. Исследования генезиса, превращений и особенностей поведения полициклические ароматические углеводороды в почвах, особенно охватывающие широкую гамму этих соединений, пока еще не многочисленны. Буквально единичные публикации посвящены анализу распределения гаммы ПАУ по генетическому профилю почв в связи с почвообразовательными процессами и характером техногенного воздействия на почвенный покров . Между тем система ПАУ–почва очень информативна.[5]

Главные источники полициклических ароматических углеводородов - выбросы металлургической и коксохимической промышленности, отходы нефтехимии, дым ТЭЦ и выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Канцерогенные ПАУ присутствуют в табачном дыме. Немало их образуется при сжигании опавшей листвы, поэтому нужно отказываться от вредного занятия сжигать кучи пожухлых листьев. Выхлопные газы автомобилей - основной источник полициклических ароматических углеводородов в городах. Чем интенсивнее движение, тем больше канцерогенов в воздухе. Особенно много вредных веществ выделяется во время разгона и торможения машины, при работе двигателя на холостом ходу, при езде по неровной дороге. В цивилизованных странах неукоснительно выполняются требования по полициклические ароматические углеводороды эксплуатации автомобилей, предусматривающие недопустимость загрязнения воздуха продуктами неполного сгорания топлива

К полициклическим ароматическим углеводородам относятся сотни соединений, среди которых наиболее токсичны 3,4-бензпирен (БП) и 1,12-бензперилен (БПЛ), особенно часто определяемые в объектах окружающей среды. 3,4-бензпирен в 70 - 80% случаев занимает первое место среди веществ, определяющих высокий уровень загрязнения в российских городах и других городах.[ 2,]

2.Роль  льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов .

Замораживание является наиболее распростроненым способом консервирования многих пищевых продуктов. Эффект достигается от воздействия низкой температуры . Образование льда в клетках структурах пищевых продуктов имеет 2 следствия :

- не водные компоненты концентрируются в незамерзающей фазе.

-  вся вода превращается в лед , увеличивается приблизительно на 9 % в объеме.

Во время замораживыания  вода переходит в кристаллы льда высокой степени чистоты. Структура воды и взаимодействие «вода — растворенное вещество» также могут сильно изменяться.

Не замерзающая фаза существенно изменяет свойства pH , титруемая кислотность , ионная сила, вязкость, окислительно- восстановительный потенциал. [5]

Замораживание имеет два противоположных влияния на скорость реакций: низкая температура будет уменьшать реакцию, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде — иногда увеличивать.

При отрицательных температурах, достаточно близких к температуре замерзания воды (0°С) имеет место увеличение доли несолюбилизованного белка. При температуре — 18°С инсолюбилизация белка уменьшается существенно, и это создает оптимальные условия для хранения продуктов.

Чем быстрее замерзают пищевые продукты (при интенсивном подводе к ним охлаждающего агента), тем большее количество центров кристаллизации льда образуется одновременно, вследствие чего даже при почти полном замерзании в клетках и межклеточных пространствах получается много мелких кристалликов льда, которые не могут существенно повредить целости тонких и нежных клеточных оболочек тканей продукта.

Быстрозамороженные погружением или в плиточном скороморозильном аппарате продукты почти всегда лучше тех, которые замораживают медленно потоком воздуха. Основное преимущество быстрого замораживания по сравнению с медленным заключается в размере, количестве и расположении кристаллов льда, которые формируются в продукте, так как клеточные жидкости затвердевают. Когда продукт замораживают медленно, образуются большие кристаллы льда, которые серьезно повреждают ткани некоторых продуктов на клеточном уровне. [4.],

При быстром замораживании образуются меньшие кристаллы льда, которые помещаются в пределах клетки и не повреждают ее. Вследствие этого оттаявший продукт очень напоминает свежий по твердости и структуре.

При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, которые равномерно распределены по всей толще замораживаемого продукта. При ультрабыстром замораживании 90% всех кристаллов льда формируется внутри клеток при минимальном повреждении ткани.

При медленном замораживании сначала образуются кристаллы льда из внеклеточного тканевого сока относительно невысокой концентрации. Повышенное давление пара над переохлажденной, но еще не затвердевшей жидкостью внутри клетки вызывает диффузию водяного пара через стенки клеток, что приводит к образованию крупных кристаллов льда, травмирующих ткани, медленное замораживание приводит к полной потере свободной воды внутри клеток (процесс криоосмоса или криоконцентрации).

Расширение воды при превращении ее в лед приводит к сдавливанию волокон и клеток, что вызывает дополнительный отток воды из них. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура не станет достаточно низкой, чтобы началось кристаллообразование внутри волокон и клеток, где остается уже небольшое количество влаги в концентрированном растворе.

Замороженный продукт отличается от охлажденного рядом признаков и свойств:

твердостью - результат превращения воды в лед;

яркостью окраски - результат оптических эффектов, вызываемых кристаллизацией льда;

уменьшением удельного веса - следствие расширения воды при замораживании;

изменением термодинамических характеристик (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность).

При замораживании, в отличие от охлаждения, происходит частичное перераспределение влаги, травмирование тканей продукта кристаллами льда, а также иногда частичная денатурация белка. В общей сложности все это может снизить вкусовые и питательные достоинства продукта, если замораживание осуществлено неправильно.

Замораживание экономически более выгодно по сравнению с обычным консервированием, поскольку процессы по подготовке и замораживанию пищевого сырья менее трудоемки и происходят при меньшем удельном расходе энергии. [ 1.]